CN1971660A - 计算机教学系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种计算机教学系统及方法，所述计算机教学系统包括脚本制作器和脚本播放器。脚本制作器用于制作学习脚本，每一学习脚本定义了根据教学内容规定的操作以及对应于每个操作的提示信息。脚本播放器包括运行单元、提示单元、拦截单元和判断单元。本发明利用Hook技术将从用户输入设备输出的包含用户操作信息的消息拦截，然后判断用户操作是否符合正确的规定操作，只有正确的操作才能通过计算机教学系统而被传送到操作系统，从而达到一步步引导用户完成特定的学习，得到一种完全交互式的计算机教学系统及方法。

Description

计算机教学系统及方法

技术领域

本发明涉及计算机教学领域，更具体地涉及一种计算机教学系统及方法。

背景技术

随着计算机的迅速普及，个人电脑正在进入千家万户，成为人们日常生活、工作乃至文化娱乐必不可少的电器设备；同时随着计算机技术的不断深入，各行各业现在都存在依赖于计算机的大量应用。由此，越来越多的人需要学习电脑的使用方法，包括硬件、操作系统和各种应用软件的安装和使用方法等诸多内容，比如如何操作电脑、如何对文件进行管理、如何使用Word、Excel等软件进行电脑办公、如何上网、如何播放多媒体视频等等。

传统的电脑学习方法有两种，一是有老师教学的培训模式；二是参考图书学习的自学模式。其它的学习方法均可归结为以上两种，例如网络远程学习，如果有老师指导，则可以等同于第一种模式；如果没有老师指导，只是在网络上查阅相当于图书的学习资料或软件帮助文件，则可以等同于第二种模式。

目前的培训模式多是一人一机模式，即学生可以在老师授课的同时操作计算机进行练习。这样学生和老师之间可以进行互动，但是，由于这种面对面的培训学习成本较高，导致费用昂贵，大多采用集体培训的方式，所以这种培训模式在学习地点、学习时间、学习进度方面都有诸多限制，并不能适应目前广泛的计算机培训的需要。并且，这种培训模式存在学习不直观的缺点，这是指学生在培训时操作的计算机的系统环境配置、操作界面配置等等与家中或单位中的配置并不可能完全相同，这样可能会造成学生在培训时学到的操作回到家中不能完全对应上，对学生造成一定困惑，这样的教学不够直观，效果并不理想。

而参考图书或其他资料学习的自学模式相对于培训模式而言，则克服了培训模式一些缺点。自学模式由于可以自己控制掌握学习时间、学习地点和学习进度，打破了这些方面的限制，同时也在很大程度上降低了学习的费用。但是同时却也丢掉了培训模式的优点，因为图书或资料上都是静态的文字和图片，而很多用户都是刚入门的，以前都没有接触过电脑，这样这种方法用户来说不仅是很枯燥无味的，而且碰到其他问题也很难在图书及资料中寻求解决的方法。此外，这种自学模式也存在上述的学习不直观的缺点。

近年来，很多图书出版商为了解决学习枯燥无味和上述学习不够直观的缺点，在市场上推广一种用于计算机教学的多媒体教学光盘，例如图1所示的多媒体教学光盘的运行界面。这种多媒体教学光盘的原理是：作者预先在计算机上操作一遍教学内容，同时把整个操作过程录制下来，通常录制成avi格式的动画或者连续的bmp格式的图像等等；还可以再录制相关的语音提示；最后将这些结合起来，制作成多媒体演示光盘。这种光盘可以让用户自行播放光盘，从而用户可以观看整个操作的流程，这样可以达到较为形象、直观的效果。但这种多媒体教学光盘还是有很大的缺点，主要表现在用户播放光盘学习时并不能同时自己进行操作，必须观看完整个教学内容之后才能自己操作，或者是用户在播放期间每步结束后手动暂停，然后从光盘播放窗口转换到实际操作的界面执行刚学习到的操作。所以，在学习过程中如果想自己进行实际操作并不便利，并且光盘所演示的计算机环境和系统配置同样存在与用户自己的计算机不同的因素，从而学习还是不够直观交互。

目前，还有一种用于计算机教学的多媒体教学光盘，可以使用户在光盘播放界面中与计算机之间进行简单交互。例如图2中所示的界面，当前光盘播放界面中出现提示框“选择【文件名】文本框”，并指示出应当点击的区域，当用户使用鼠标点击所指示的区域时，会对应出现下一步操作的提示，如图3所示，给出“单击【保存】按钮”的提示框。

但是这种所谓的交互实质上是一种“伪交互”，其原理是在光盘播放界面中模拟了一个操作系统或应用软件的操作环境(实质上是图像，并不是真实的操作环境)，并定义了鼠标动作，当用户操作鼠标做出所定义的动作后，则自动链接到下一个图像。这种教学光盘的缺点在于，用户在演示过程中操作的并不是实际的操作环境，而是模拟的，用户仍旧无法直观地将学到的知识应用到实际的计算机操作中。并且这种模拟的操作环境只能判断用户的鼠标动作，而不能判断用户的键盘动作，如在图2中当用户使用鼠标点击所指示的区域时，自动链接到图3所示的界面，在图3中文件名的文本框已经写入了文件名，用户并不能自行用键盘对文件命名，这个模拟的操作环境也不能对键盘的输入做出任何响应。所以说这种“伪交互”的教学光盘和方法同样也存在教学不直观、不能实现人机完全交互操作的缺点。

综上所述，现有的计算机教学都存在着不同程度上的教学不够直观、不能实现人机完全交互操作的缺陷，教学效果并不理想。

发明内容

本发明针对现有的计算机教学系统及方法存在的教学不够直观、不能实现人机完全交互操作、教学效果不够理想的缺点，提供一种教学直观、人机完全交互操作、教学效果理想的计算机教学系统及方法。

为了达到上述目的，本发明的发明人想到能否在计算机操作系统或应用软件中直接进行教学，让用户可以在自己的计算机环境中进行学习操作，这样学习更为直观有效。于是，发明人想到在现有的计算机技术中，有一些能够拦截从用户输入设备输出并发送到计算机操作系统的、包含用户操作的消息的技术，例如Hook(钩子)技术。

Hook技术是Windows消息处理机制的一个平台，应用程序可以在其上设置子程以监视指定窗口的某种消息，而且所监视的窗口可以是其他进程所创建的。当消息到达后，在目标窗口处理函数之前处理它。Hook机制允许应用程序截获处理Windows消息或特定事件。Hook程序实际上是一个处理消息的程序段，通过系统调用，把它挂入系统。每当特定的消息发出，在没有到达目的窗口前，Hook程序就先捕获该消息，亦即Hook函数先得到控制权。这时Hook函数即可以处理(改变)该消息，也可以不作处理而继续传递该消息，还可以强制结束消息的传递。Windows程序开发人员可以使用Windows提供的API函数SetWindowsHookEx把应用程序定义的Hook子程安装到系统的Hook链表中，Hook函数在使用完之后需要用UnHookWindowsHookEx函数卸载。

上述诸如Hook技术的这种拦截技术可以对操作系统进行全面的监控，包括键盘、鼠标和底层API函数。所以，发明人想到一种如图4所示的结构层次，即计算机教学系统首先利用拦截技术将从用户输入设备输出的包含用户操作信息的消息拦截，然后判断用户操作是否符合正确的规定操作，只有正确的操作才能通过计算机教学系统而被传送到操作系统，从而达到一步步引导用户完成特定的学习。

因此，根据上述目的和构思，本发明提供一种计算机教学系统包括脚本制作器和脚本播放器，其中：

脚本制作器，被配置为用于制作学习脚本，每一学习脚本定义了根据教学内容规定的操作以及对应于每个操作的提示信息；

脚本播放器，包括运行单元、提示单元、拦截单元和判断单元，其中包括：

运行单元，被配置为用于在计算机的操作系统的后台运行由脚本制

作器制作的学习脚本；

提示单元，被配置为用于根据所运行的学习脚本中的提示信息提示用户应执行的操作；

拦截单元，被配置为用于拦截从用户输入设备输出的、待被发送到计算机的操作系统的、并且包含用户操作信息的消息；

判断单元，被配置为用于判断上述消息中包含的用户操作与所运行的学习脚本中定义的操作是否一致，如果一致则解除对该消息的拦截，

如果不一致则截断该消息的发送。

根据所述目的和构思，本发明还提供一种计算机教学方法，其中，包括脚本制作步骤和脚本播放步骤，其中，

脚本制作步骤，用于制作学习脚本，每一学习脚本定义了根据教学内容规定的操作以及对应于每个操作的提示信息；

脚本播放步骤，包括运行步骤、提示步骤、拦截步骤和判断步骤，其中，

a)运行步骤，用于在计算机的操作系统的后台运行由脚本制作器制作的学习脚本；

b)提示步骤，用于根据所运行的学习脚本中的提示信息提示用户应执行的操作；

c)拦截步骤，用于拦截从用户输入设备输出的、待被发送到计算机的操作系统的、并且包含用户操作信息的消息；

d)判断步骤，用于判断上述消息中包含的用户操作与所运行的学习脚本中定义的操作是否一致，如果一致则解除对将该消息的拦截，如果不一致则截断该消息的发送。

上述本发明所提供的计算机教学系统首先利用脚本制作器制作出针对特定教学内容的学习脚本，定义对应于教学内容的正确的操作，然后脚本播放器的运行单元运行制作好的脚本，利用例如Hook技术的拦截技术拦截用户输入设备发送的包含用户操作信息的消息，判断用户当前执行的操作与学习脚本中定义的操作是否一致，然后决定是否需要截断该消息的发送。因此，在提示单元的提示下，用户一步步地执行操作，并且只有正确的操作才会被发送到计算机的操作系统，错误的操作不能引起计算机的操作系统的任何响应。同理，本发明提供的计算机教学的方法的运行与之类似。所以，用户可以与计算机的操作系统(或构架于操作系统上的应用软件)进行完全交互，而不是“伪交互”，用户实际操作的是是用户在所要学习的真实的操作系统或应用软件，而不是模拟的操作环境，可以直接有效地进行操作，例如鼠标动作或键盘键入字符等，所以教学是非常直观有效的。

附图说明

图1为传统的用于计算机教学的多媒体教学光盘的运行界面的示例；

图2为现有的“伪交互”式的计算机多媒体教学光盘的一个运行界面的示例；

图3为图2中的运行界面的下一个界面的示例；

图4为本发明所提出的计算机教学系统与计算机其他部分的结构层次；

图5为根据本发明的计算机教学系统的一个实施方式的结构框图；

图6为计算机教学系统的可视化脚本制作器的一个示例；

图7为根据本发明的计算机教学方法的一个实施方式的流程图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作进一步的说明。

参考图5，本发明提供的计算机教学系统10包括脚本制作器11和脚本播放器12。脚本制作器11被配置为用于制作学习脚本，每一学习脚本定义了根据教学内容规定的操作以及对应于每个操作的提示信息。脚本播放器12包括运行单元13、提示单元14、拦截单元15和判断单元16，每一单元将在下文中具体描述。

首先说明脚本制作器11。制作者利用脚本制作器11制作学习脚本，所述学习脚本需要定义至少两项内容，即：操作以及提示信息。

具体来讲，定义操作是指定义一个或多个操作的属性，包括每个操作的操作对象以及操作参数。操作对象包括按钮、菜单、输入框、工具栏等等，操作对象的定义可以通过获取操作对象的标识来实现；操作参数包括鼠标移动、鼠标左键单击、鼠标左键双击、鼠标左键按下、鼠标左键弹起、鼠标右键单击、鼠标右键双击、鼠标右键按下、鼠标右键弹起、键盘输入字符、指定的操作区域等等，操作参数的定义可以通过直接设定参数来实现。根据操作对象的类型的不同，所需要定义的操作参数也不同，例如操作对象为按钮，操作参数可以为鼠标左键单击，操作对象为输入框，操作参数为输入字符串。如果有多个操作，还可以定义多个操作的执行顺序用于确定多个操作的执行顺序，从而在运行学习脚本时可以按照先后执行顺序依次运行学习脚本中的多个操作。

提示信息即指对应于每个操作的提示信息，用于提示所对应的操作的属性，即提示操作的操作对象以及操作参数。所述提示信息包括文字提示信息和/或语音提示信息，由制作者输入并与对应的操作相关联，用于提示用户应执行的操作。例如，文字提示信息为制作者键入的字符串“用鼠标左键单击【确定】按钮”，语音提示信息为制作者录制的声音文件，语音提示为“用鼠标左键单击【确定】按钮”。另外，对于一些操作，例如在指定空白区域单击鼠标右键等，还需要提示相应的操作区域，这样提示信息优选还可以包括区域提示信息，通常为定义了位置、尺寸的区域提示框等。

所述脚本制作器11可以为可视化脚本制作器，该可视化脚本制作器用于根据制作者的操作(正确操作)而获取操作对象的标识并设定操作参数，从而定义出学习脚本，如图6所示为可视化脚本制作器的一个示例。所述可视化脚本制作器可以将学习脚本制作过程具体为可视的操作流程，即在要学习的操作界面中制作者按下可视化脚本制作器设定的录制键(例如F7键)进入操作录制状态，这时可视化脚本制作器监控制作者的操作，根据制作者的操作获取操作对象的标识并设定操作参数，定义出学习脚本，制作者在图6所示的可视化脚本制作器中定义对应于操作的属性及提示信息，然后操作结束后按下结束录制键(例如F8键)退出录制状态并保存相应的学习脚本。所述可视化脚本制作器的开发对于本领域普通技术人员来说在了解了上述学习脚本的定义之后是公知的。

制作者使用脚本制作器11制作出学习脚本之后，该学习脚本以及下文将要具体描述的脚本播放器12可以被一同销售给学习者即用户，用户使用脚本播放器12运行学习脚本进行计算机教学。此外，制作者还可以将学习脚本上传到网络的服务器上，用户可以经由网络下载或更新学习脚本。

接下来说明脚本播放器12。

所述脚本播放器12的运行单元13被配置为用于在计算机的操作系统30的后台运行由脚本制作器11制作的学习脚本。所述计算机的操作系统30为诸如Windows系统等计算机的基础操作系统，在该操作系统30上运行有一个或多个应用软件，例如Word、Excel等。

一般情况下，学习脚本的制作者会制作多个学习脚本，用于针对不同的教学内容制作不同的学习脚本，这时就需要选择多个学习脚本中的一个学习脚本以运行。所以所述脚本播放器12还包括选择单元(未图示)，被配置为用于从多个学习脚本中选择一个学习脚本，以提供给运行单元13。

所述提示单元14被配置为用于根据所运行的学习脚本中的提示信息提示用户应执行的操作。根据提示信息的类型，提示单元14可以以文字提示框和/或语音提示音的方式提示用户，如果提示信息为区域提示信息，提示单元14还可以以区域提示框的方式提示用户应在所提示的区域内执行操作。

所述拦截单元15被配置为用于拦截从用户输入设备20输出的、待被发送到计算机的操作系统30的、并且包含用户操作信息的消息。所述拦截单元15可以利用各种能够拦截包含用户操作信息的消息的技术，优选利用Hook技术。其中所述用户输入设备20为诸如鼠标、键盘等各种用户可操作的输入设备。所述拦截单元15从拦截的消息中获取用户操作，包括操作的操作对象和操作参数。

所述判断单元16被配置为用于判断上述消息中包含的用户操作与所运行的学习脚本中定义的操作是否一致，如果一致则解除对该消息的拦截，如果不一致则截断该消息的发送。判断用户操作与学习脚本中定义的操作是否一致，即判断操作对象是否一致、操作参数是否一致。例如，学习脚本中定义的操作的操作对象为“字体”对话框的【确定】按钮，操作参数为鼠标左键单击，而当用户操作为鼠标左键单击【确定】按钮时，判断单元16判断用户操作与学习脚本中定义的操作一致，则解除对该消息的拦截，通知拦截单元15发送该消息到计算机的操作系统，而当用户操作为鼠标右键单击【确定】按钮时，判断单元16判断用户操作与学习脚本中定义的操作不一致，则将该消息的发送截断，通知拦截单元15继续拦截该消息。

在所述脚本播放器12还包括退出判断单元(未显示)，被配置为用于判断上述消息中包含的用户操作与预设退出操作是否一致，当用户操作与预设退出操作一致时，退出判断单元通知运行单元13停止运行学习脚本，从而退出脚本播放器12。所述预设退出操作可以为按下特定按键(例如Esc键或几个按键的某种组合等)或按下特定按键和鼠标点击的联合操作(例如单击左键同时按下Esc键等)。当运行单元13停止运行学习脚本后，屏幕显示的仍是实际的操作界面。

上述判断单元16和退出判断单元的前后执行顺序是可以互调的，可以先判断是否为正确操作(即学习脚本中定义的操作)，后判断是否为预设退出操作，也可以先判断是否为预设退出操作，后判断是否为正确操作，并不影响本发明的实施。

经过判断单元16和退出判断单元之后，只有符合规定教学内容的正确操作才会被传达到操作系统30，而错误操作不会被传达到操作系统30，也就不能引起操作系统30的任何响应，甚至是诸如Windows操作系统预定义的快捷键“Ctrl+Alt+Del”等也不起任何作用。也就是说只有正确操作或前述的预设退出操作才起作用，所有错误操作都被屏蔽了。

上面的描述针对的是学习脚本中的一个操作，当学习脚本中包括多个操作时，完成一个操作之后还要执行其他操作，所以脚本播放器12还包括循环单元(未图示)，被配置为用于当解除对包含用户操作信息的消息拦截之后，判断学习脚本中是否还有其他操作，如果有则循环执行所述提示单元14、拦截单元15、判断单元16和/或退出判断单元，如果没有则通知运行单元13停止运行学习脚本，从而退出脚本播放器12。

下面参照图7说明本发明提供的计算机教学方法。

参看图7，本发明提供的计算机教学方法首先在步骤S1中执行脚本制作步骤，用于制作学习脚本，每一学习脚本定义了根据教学内容规定的操作以及对应于每个操作的提示信息。该脚本制作步骤在脚本制作器11中完成。

然后，在步骤S2-S10中执行脚本播放步骤，用于在脚本播放器12中完成，步骤如下：

在存在多个学习脚本时，该方法优选包括在步骤S2中执行的选择步骤，用于从多个学习脚本中选择一个学习脚本，以提供给运行步骤。

接下来，在步骤S3中执行运行步骤，即用于在计算机的操作系统30的后台运行由脚本制作器11制作的学习脚本，也就是步骤S2中选择的学习脚本。

然后在步骤S3中执行提示步骤，用于根据所运行的学习脚本中的提示信息提示用户应执行的操作。如果学习脚本中存在多个操作时，此时提示执行顺序在前的操作所对应的提示信息，这样可以根据提示信息一步步地按次序进行操作。

然后在步骤S5中执行拦截步骤，用于拦截从用户输入设备20输出的、待被发送到计算机的操作系统30的、并且包含用户操作信息的消息。所述拦截步骤可以利用各种拦截技术，优选利用Hook技术进行拦截。

接下来在步骤S6中执行判断步骤，用于判断上述消息中包含的用户操作与所运行的学习脚本中定义的操作是否一致，如果一致则进行到步骤S7解除对将该消息的拦截，如果不一致则进行到步骤S10截断该消息的发送。

优选情况下，该方法还包括在步骤S8中执行的退出判断步骤，用于判断上述消息中包含的用户操作与预设退出操作是否一致，当用户操作与预设退出操作一致时，退出脚本播放步骤，从而整个方法结束，如果不一致则继续流程。通常该步骤嵌入到判断步骤中，即如图7所示，判断步骤中判断用户操作与学习脚本中的操作不一致时，继续判断用户操作是否与预设退出操作一致，如果不一致则判断为错误操作，则截断该消息的发送。

此外，当学习脚本中包括多个操作时，该方法还包括在S9中执行循环步骤，当解除对包含用户操作信息的消息拦截之后，用于判断学习脚本中是否还有其他操作，如果有则循环执行所述提示步骤、拦截步骤、判断步骤和/或退出判断步骤，如果没有则退出脚本播放步骤。

上述方法中各个步骤的具体细节请参考系统中对应单元的描述，在此不再赘述。

当然，本发明所提供的计算机教学系统及方法还可以以自动运行学习脚本的方式进行教学，即不需要拦截包含用户操作的信息的消息，而由脚本播放器12(或对应地在脚本播放步骤中)在经过预定时间间隔后自动发出包含正确操作(即学习脚本中定义的操作)的信息的消息到操作系统30，这样用户可以观看到正确操作的演示。本领域人员也可以明白，自动运行学习脚本和拦截消息可以结合使用，即在预定时间间隔内没有拦截到包含用户操作的信息的消息时，脚本播放器12自动发出包含正确操作的信息的消息到操作系统30。

本发明所提供的计算机教学系统及方法可以让用户快速、直观、低成本、高效率地学习计算机知识。本发明适用于计算机出版物(图书、教材等)的配套光盘、培训学校的培训课件以及应用软件的帮助教程等等。

Claims (11)

1.一种计算机教学系统(10)，其中，该系统(10)包括脚本制作器(11)和脚本播放器(12)，其中，

脚本制作器(11)，被配置为用于制作学习脚本，每一学习脚本定义了根据教学内容规定的操作以及对应于每个操作的提示信息；

脚本播放器(12)，包括运行单元(13)、提示单元(14)、拦截单元(15)和判断单元(16)，其中，

运行单元(13)，被配置为用于在计算机的操作系统(30)的后台运行由脚本制作器(11)制作的学习脚本；

提示单元(14)，被配置为用于根据所运行的学习脚本中的提示信息提示用户应执行的操作；

拦截单元(15)，被配置为用于拦截从用户输入设备(20)输出的、待被发送到计算机的操作系统(30)的并且包含用户操作信息的消息；

判断单元(16)，被配置为用于判断上述消息中包含的用户操作与所运行的学习脚本中定义的操作是否一致，如果一致则解除对该消息的拦截，如果不一致则截断该消息的发送。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，学习脚本定义一个或多个操作的属性，所述属性包括每个操作的操作对象以及操作参数。

3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述拦截单元(15)利用Hook技术进行拦截。

4.根据权利要求1所述的系统，其中，脚本播放器(12)还包括选择单元，被配置为用于从多个学习脚本中选择一个学习脚本，以提供给运行单元(13)。

5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述脚本播放器(12)还包括退出判断单元，被配置为用于判断上述消息中包含的用户操作与预设退出操作是否一致，当用户操作与预设退出操作一致时，退出判断单元通知运行单元(13)停止运行学习脚本，从而退出脚本播放器(12)。

6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述脚本播放器(12)还包括循环单元，被配置为用于当解除对包含用户操作信息的消息拦截之后，判断学习脚本中是否还有其他操作，如果有则循环执行所述提示单元(14)、拦截单元(15)、判断单元(16)和/或退出判断单元，如果没有则通知运行单元(13)停止运行学习脚本，从而退出脚本播放器(12)。

7.一种计算机教学方法，其中，包括脚本制作步骤和脚本播放步骤，其中，

脚本制作步骤，用于制作学习脚本，每一学习脚本定义了根据教学内容规定的操作以及对应于每个操作的提示信息；

脚本播放步骤，包括运行步骤、提示步骤、拦截步骤和判断步骤；其中，

运行步骤，用于在计算机的操作系统的后台运行由脚本制作器制作的学习脚本；

提示步骤，用于根据所运行的学习脚本中的提示信息提示用户应执行的操作；

拦截步骤，用于拦截从用户输入设备输出的、待被发送到计算机的操作系统的、并且包含用户操作信息的消息；

判断步骤，用于判断上述消息中包含的用户操作与所运行的学习脚本中定义的操作是否一致，如果一致则解除对将该消息的拦截，如果不一致则截断该消息的发送。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述拦截步骤利用Hook技术进行拦截。

9.根据权利要求7所述的方法，其中，该方法还包括选择步骤，用于从多个学习脚本中选择一个学习脚本，以提供给运行步骤。

10.根据权利要求7所述的方法，其中，该方法还包括退出判断步骤，用于判断上述消息中包含的用户操作与预设退出操作是否一致，当用户操作与预设退出操作一致时，退出脚本播放步骤。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，该方法还包括循环步骤，用于当解除对包含用户操作信息的消息拦截之后，判断学习脚本中是否还有其他操作，如果有则循环执行所述提示步骤、拦截步骤、判断步骤和/或退出判断步骤，如果没有则退出脚本播放步骤。

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